Влияние лесных полос на снегоотложение и урожай сельскохозяйственных культур в Забайкальском крае

Введение. С 1967 года в Забайкальском крае создано более 20 тыс. га лесных полос с использованием сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, вяза мелколистного, тополя бальзамического, березы плосколистной, яблони сибирской, черемухи обыкновенной. Лесные полосы, как правило, создавались в сухостепной зоне края, где резко континентальный климат, осадков выпадает 310–340 мм в год, весной (май-июнь) – 30–40 мм, влажность воздуха опускается до 15–25 %, среднегодовая температура составляет –2–4˚С, температура июня +20–28˚С, января –30–32˚С. Почва промерзает в степях до 3,0–3,2 м, ветры средней силы (10–12 м/с) преобладают в течение года. Зимой выпадает небольшой снег (8–10 см), который сносится ветром и неравномерно распределяется на пашнях.

В этих условиях лесные полосы являются важным средством в оптимизации агроландшафтов. Они равномерно распределяют снег на пашнях, повышают температуру воздуха и почвы, сохраняют влагу в почве, увеличивают влажность воздуха, предохраняют почву от водной и ветровой эрозии, улучшают экологические условия на прилегающей территории. Однако, несмотря на это, эффект от улучшения экологических условий во многом зависит от древесной породы, конструкции лесных полос и характера их размещения на пашне [1–4].

Цель исследований . Определение эффективности лесных полос разной конструкции, характер их размещения на полях и влияние на продуктивность зерновых культур.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились в совхозе «Красная Ималка» Ононского района Забайкальского края с 1982 по 2012 год. Здесь лесные полосы представляют систему из 2-,3-,4-рядных лесных полос ажурной и продуваемой конструкций из сосны Крылова, тополя бальзамического, яблони сибирской, вяза мелколистного, черемухи азиатской. В совхозе посажено 1045 га лесных полос, под защитой находится около 21000 га пашни и пастбищ.

Снегомерные линии протяженностью 300 м прокладывали поперек поля в направлении северозападным ветрам. Замер высоты снега проводили на поле постоянными рейками через 10 м и в самой полосе. На защищенных полях определяли влажность почвы весовым методом до глубины 1 м в четыре срока: ранней весной после схода снега, после посева, в летний период и после уборки урожая. Урожайность определяли методом взятия пробных снопов в 10-кратной повторности.

Результаты исследований и их обсуждение . В период с 1982 по 2012 г. средние даты образования устойчивого снежного покрова наступали в конце октября – начале ноября, а разрушения – в середине марта -апреля. Сроки образования и разрушения снежного покрова колеблются и достигают 20–30 дней. В среднем число дней со снежным покровом длится в засушливой степи 150–160 дней.

Формирование и распределение снега на полях, защищенных лесными полосами, связано с графиком изменения скорости ветра. В зоне максимального снижения скорости ветра происходит наибольшее отложение снега. Исследования показали, что ажурные полосы обладают лучшими показателями снегораспреде-ления. В лесных полосах ажурной конструкции (равномерные просветы по всему профилю полосы) частичное накопление снега наблюдается перед полосой, в самой полосе и на расстоянии 7–10 высот полосы, а далее идет равномерное распределение с постепенным уменьшением к следующей полосе. Лесные полосы ажурной конструкции равномерно распределяют снег на полях, равномерно увлажняют почву, создают оптимальные условия для роста самих лесных полос и повышают урожайность сельскохозяйственных культур (табл. 1).

Полосы непродуваемой конструкции (ветровой поток перед полосой поднимается вверх и обтекает полосу) собирают очень много снега непосредственно в самой полосе и в приопушечной части, образуя сугробы, вызывающие в снежные зимы снеголомы в полосах и удлиняя период оттаивания почвы возле лесной полосы. Снежный шлейф за полосой бывает короткий, равный 3–4 высотам полосы, далее идет резкое снижение и на расстоянии 7–10 высот полосы снежный покров достигает высоты открытого поля, а на расстоянии 12–14 высот полосы и далее снег сносится ветром с полей.

Таблица 1

Основные показатели снежного покрова на открытых полях и в системе лесных полос за 2005–2010 гг.

На снегораспределение влияет древесная порода, ее ажурность и облиствление. Лесные полосы из тополя бальзамического в безлиственном состоянии имеют большую ажурность и неравномерно распределяют снег на полях. Много снега накапливается в самой полосе и на расстоянии 3–4 высот полосы. Более равномерно распределяют снег на полях лесные полосы из сосны Крылова, березы плосколистной и лиственницы сибирской. Наибольшее количество снега задерживается в полосах из вяза мелколистного. В 1993 году средняя высота снега в вязовой полосе была 13 см, тополевой – 6 см. В 1996 году высота снега в 6-летней тополевой полосе высотой 2,4 м была 10 см, а в 12-летней полосе высотой 5,4 м – 14 см. Чем старше и выше полоса, тем накопление снега в ней возрастает. Это происходит в результате увеличения плотности вертикального профиля за счет разрастания поросли, что сказывается на задержании снега полосой. Поэтому с возрастом увеличивается запас влаги на одно дерево.

В самой полосе снег распределяется неравномерно. Обычно наибольшая толщина снега отмечается с заветренной стороны, а наименьшая – с наветренной, причем с возрастом за счет увеличения высоты и плотности вертикального профиля эта разница возрастает.

На снегоотложение на полях влияет количество рядов в полосе и количество деревьев на 1 га. Так, в 3-рядной тополевой полосе в возрасте 15 лет наблюдается более равномерное распределение на поле по сравнению с 4-рядной за счет удлинения снежного шлейфа при уменьшении его толщины. Было замечено, что количество снега в самой 3-рядной полосе было несколько меньше, чем в 4-рядной.

На распределение снега влияет равномерное распределение деревьев в полосе. Это достигается путем проведения рубок ухода. При рубках ухода с оставлением равномерно распределенных деревьев в количестве 800 и 1000 шт. на 1 га толщина снега была соответственно 15 и 21 см, а на контроле с количеством деревьев 1250 шт. высота снега составила 26 см.

Таким образом, проводить рубки ухода в лесных полосах сильной интенсивности нежелательно, так как древесные породы впоследствии испытывают дефицит влаги, особенно в степных условиях, где снеж- ный покров является основным поставщиком влаги для деревьев в начале вегетационного периода, особенно если в полосах нет кустарников.

В местных условиях бывают годы, когда поля находятся без снега всю зиму, из-за чего испарение с поверхности почвы не прекращается и в холодное время года. Почва, лишенная снежного покрова и влаги, весной подвергается дефляции. Поэтому, кроме защиты почвы от ветровой эрозии лесными полосами, большое значение имеют агротехнические приемы, проводимые на полях. Нами были проведены опыты по изучению влияния зяби и стерни в комплексе с лесной полосой на снегоотложение и дефляцию. Установлено, что особенно мало снега откладывается с наветренной стороны, поэтому если здесь сохраняется стерня, то снег распределяется равномерно и почва не подвергается дефляции. На полях, где с наветренной стороны была зябь, а с заветренной стороны стерня, количество снега на поле со стерней увеличивается за счет аккумулирования снега, который переносится с зяби. Таким образом, в зоне ослабления защиты почвы от эрозии необходимо, чтобы поля в зиму уходили со стерней.

На распределение снега на полях влияет и рельеф местности. В микропонижениях снега скапливается больше, чем на микроповышениях, а иногда при сильных ветрах он на них отсутствует. Такая закономерность наблюдается на всех полях, расположенных на мелкосопочном рельефе, поэтому при проектировании лесных полос необходимо учитывать эти особенности и уменьшить расстояние между полосами на 15–25 %.

За пять лет наблюдений с наибольшей мощностью (20 см) снежного покрова была зима 2005–2006 гг. На поле в системе лесных полос высота снежного покрова была больше на 55,5 %, а по запасу влаги на 78,2 % по сравнению с открытым полем. Под защитой лесных полос количество растений на 1 м2 увеличивается на 25–34 шт., высота стебля – на 3,5–6,0 см, количество зерна в колосе – на 2–12 шт., урожайность зерна – на 2,9–3,5 ц/га по сравнению с контролем (табл. 2). Урожай пшеницы был выше на полях, окруженных лесными полосами из сосны Крылова. Здесь удельный расход влаги на создание 1 ц зерна всегда меньше, чем в открытом поле. Значительный запас влаги на защищенных полях и меньшее расходование влаги на создание 1 ц зерна обеспечивают прибавку урожая в среднем на 3–4 ц/га. Таким образом, система лесных полос, аккумулируя значительное количество выпавшего снега, регулирует водный режим и создает благоприятные условия для развития и роста сельскохозяйственных растений.

Таблица 2

Урожайность пшеницы «Бурятская 34» на открытом и защищенном лесными полосами поле в совхозе «Красная Ималка» за 2006–2010 гг.

Заключение . Исследования показали, что система лесных полос (если под защитой полос находится участок земли 10–15 тыс. га) уменьшает силу ветра , способствует сохранению и равномерному распределению снега на прилегающих полях, улучшает микроклимат и повышает урожай сельскохозяйственных культур. Эффективность лесных полос возрастает при переходе от степной к сухостепной зонам.